KR20010058231A - 경로 설정에서의 통신지연 사전 확인에 따른 경로 결정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인터넷과 같은 패킷 데이터 통신에 관한 것으로 특히, 네트워크 각 노드의 버퍼에서의 대기시간을 경로 설정을 수행하는 노드로 전달하고 이 노드에서는 경로 설정 시 버퍼의 대기 시간 및 링크에서의 전파(propagation) 지연시간을 바탕으로 설정하려는 경로의 전달시간을 예상하여 이 값이 서비스에서 요구되는 최대 전송지연 시간의 범위를 만족하는 가를 판단하여 범위 내에 드는 경우에 이를 수용함으로써 능동적으로 전송지연을 관리하여 경로를 설정하는 경로 설정에서의 통신지연 사전 확인에 따른 경로 결정 방법을 제공하여, 패킷 통신에 있어서 단대단 통신의 지연은 각 노드의 버퍼에서의 패킷 대기 시간의 합으로써 구성되는 데 각 노드에서의 패킷 대기시간은 트래픽 상황에 따라 시시각각으로 변화하므로 선택된 경로에 대하여 단대단 통신 지연을 미리 파악하는 것은 기존의 방식에서는 불가능하였으나, 본 특허에서는 각 노드로 하여금 자신의 버퍼에서의 패킷 대기시간을 라우팅을 수행하는 인그래스 노드로 적당한 주기 및 상황 변화에 따라 플로딩 방식으로 통보토록 함으로써 인그래스 노드가 경로를 생성한 후 데이터를 보내기 전에 예상 전송지연 시간을 구할 수 있다.

Description

경로 설정에서의 통신지연 사전 확인에 따른 경로 결정 방법 {Method to Determine Communication Delay in Path Routing}

본 발명은 인터넷과 같은 패킷 데이터 통신에 관한 것으로 특히, 네트워크 각 노드의 버퍼에서의 대기시간을 경로 설정을 수행하는 노드로 전달하고 이 노드에서는 경로 설정 시 버퍼의 대기 시간 및 링크에서의 전파(propagation) 지연시간을 바탕으로 설정하려는 경로의 전달시간을 예상하여 이 값이 서비스에서 요구되는최대 전송지연 시간의 범위를 만족하는 가를 판단하여 범위 내에 드는 경우에 이를 수용함으로써 능동적으로 전송지연을 관리하여 경로를 설정하는 경로 설정에서의 통신지연 사전 확인에 따른 경로 결정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 첨부한 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 구성되는 인터넷과 같은 패킷 데이터 통신에 있어서 시작노드에서 출발한 패킷 형태의 데이터는 여러 노드와 링크로 이루어진 경로를 거쳐 최종 도착지에 도달한다.

즉, 첨부한 도 1에 도시된 바와 같이 참조번호 13으로 표시되는 단말기에서 참조번호 17표시되는 단말기로 데이터를 전송하는 경로는 참조번호 51과 52로 표시되는 두 가지 경로가 존재하게 된다.

즉, 참조번호 51로 표시되는 경로는 참조번호 123, 105, 118, 112, 110, 127의 6개의 링크와 참조번호 24, 43, 41, 45, 29의 노드를 거치는 경로이며, 이때 발생되는 전송지연은 링크를 통과하는데 소요되는 시간과 노드의 버퍼 내에 데이터가 머무르는 시간으로 구성된다고 볼수 있다. 따라서, 참조번호 51에서 발생되는 전송지연을 도면으로 표시하면 첨부한 도 2a와 같다고 가정한다.

또한, 참조번호 52로 표시되는 경로는 참조번호 123, 105, 115, 116, 110, 127의 6개의 링크와 참조번호 24, 43, 44, 45, 29 노드를 거치는 경로이며, 이때 발생되는 전송지연은 링크를 통과하는데 소요되는 시간과 노드의 버퍼 내에 데이터가 머무르는 시간으로 구성된다고 볼 수 있다. 따라서, 참조번호 52에서 발생되는 전송지연을 도면으로 표시하면 첨부한 도 2b와 같다고 가정한다.

이때, 링크가 수백~수천 킬로미터(Km)에 달하지 않는 경우에는 링크를 통할때 발생하는 지연은 거의 무시할 수 있으므로, 대부분의 전송지연은 버퍼내에 데이터가 머무르는 시간의 합으로 나타날 수 있다.

따라서, 경로 51을 통과할 때 발생하는 전송지연은 노드24의 버퍼24Q, 노드43의 버퍼43Q, 노드41의 버퍼41Q, 노드45의 버퍼45Q, 노드29의 버퍼29Q에 데이터 머무르는 시간의 총합으로 구성된다.

마찬가지로, 경로 52를 통과할 때 발생하는 전송지연은 노드24의 버퍼24Q, 노드43의 버퍼43Q, 노드44의 버퍼44Q, 노드45의 버퍼45Q, 노드29의 버퍼29Q에 데이터 머무르는 시간의 총합으로 구성된다.

그러므로, 실질적으로 경로 51과 경로 52간에는 데이터 전송에 따른 시간의 차이가 발생되는 것을 알 수 있다.

만일 단말13과 연결된 노드(이를 인그레스(Ingress) 노드라고 한다)가 단말13에서 단말17까지 연결되는 경로를 결정한다고 할 때 인터넷에서의 라우팅 방식인 OSPF와 같이 최단경로를 찾는 방식으로 경로 설정은 할 수 있지만 이 경로를 설정할 때 얼마나 전송지연이 발생할지는 지금의 방식으로는 알 수가 없다는 한계성이 있다. 단지 해당 경로가 존재하는 지를 파악할 뿐이고, 이 경로를 사용할 때 발생하는 전송지연은 데이터를 보내보아야 알 수 있는 것이다.

지금까지 인터넷에서 전송하는 데이터가 주로 텍스트 데이터이거나 이미지 데이터이었기 때문에 서비스에서 전송지연은 그다지 중요한 문제가 아니었으나, 근래 들어 오디오나 비디오와 같은 실시간 특성을 갖는 멀티미디어 데이터를 전송하는 경우에는 얼마나 전송지연이 발생할지를 사전에 아는 것은 매우 중요한 문제이다.

특히, 설정 가능한 경로가 여러 개 존재할 때 이중에서 어떠한 경로를 선택하여야 원하는 전송지연을 만족할 수 있는지 사전에 아는 것은 매우 중요한 문제이지만 전술한 바와 같이 종전의 기술로는 전송지연을 능동적으로 관리하여 경로를 할당하는 것이 불가능하다는 문제점이 발생되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 네트워크 각 노드의 버퍼에서의 대기시간을 경로 설정을 수행하는 노드로 전달하고 이 노드에서는 경로 설정 시 버퍼의 대기 시간 및 링크에서의 전파(propagation) 지연시간을 바탕으로 설정하려는 경로의 전달시간을 예상하여 이 값이 서비스에서 요구되는 최대 전송지연 시간의 범위를 만족하는 가를 판단하여 범위 내에 드는 경우에 이를 수용함으로써 능동적으로 전송지연을 관리하여 경로를 설정하는 경로 설정에서의 통신지연 사전 확인에 따른 경로 결정 방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 일반적인 네트워크 구성 예시도

도 2a와 도 2b는 버퍼와 링크로 구성된 경로의 서로 다른 2가지의 구성 예시도

도 3은 지연 정보 데이터의 구성

도 4는 지연 정보 데이터의 플러딩 방식의 전달과정을 설명하기 위한 예시도

도 5는 본 발명에 따른 단대단 지연시간을 고려한 경로 결정 순서도

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 노드와 링크로 네트워크가 구성되어 있고, 이들 중 임의의 두 노드 사이의 경로가 사전에 확정되어 있지 않고 수신되는 데이터 스트림의 도착노드의 주소에 따라 여러 후보경로 중에 하나를 선택하여 통신이 이루어지는 경로 선택 방법에 있어서: 처음에 패킷을 만들어서 보낸노드를 가리키는 노드식별자 필드와, 패킷을 전달받은 노드자신의 내부에 존재하는 큐의 등급을 표시하는 큐등급 필드, 및 해당 큐에 들어온 데이터가 큐를 빠져나갈 때까지 소요되는 전송지연을 마이크로초로 나타내는 전송지연 표시 필드를 포함하는 구조의 데이터 패킷을 각 노드에서 이웃한 노드들측으로 플러딩되는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은, 처음에 패킷을 만들어서 보낸 노드를 가리키는 노드식별자 필드와, 패킷을 전달받은 노드자신의 내부에 존재하는 큐의 등급을 표시하는 큐등급 필드, 및 해당 큐에 들어온 데이터가 큐를 빠져나갈 때까지 소요되는 전송지연을 마이크로초로 나타내는 전송지연 표시 필드를 포함하는 구조의 데이터 패킷을 각 노드에서 이웃한 노드들측으로 연결되어 있는 링크를 통해 플러딩되는 네트워크에서 경로 설정에서의 통신지연 사전 확인에 따른 경로 결정 초기화 방법에 있어서; 송신단말이 연결되어 있는 노드에서 수신단말이 연결되어 있는 노드까지 선택 가능한 후보 경로를 구하는 제 1과정과, 상기 제 1과정을 통해 구해진 후보 경로중 하나를 선택하여 해당 경로를 구성하는 각 노드내 버퍼에 머무는 시간을 상기 큐등급 필드와 전송지연 표시 필드를 기준으로 예상 전송 지연값을 산출하는 제 2과정과, 상기 제 2과정을 통해 산출되어진 예상 전송 지연값이 기설정되는 혹은 송신단말이 연결되어 있는 노드에서 요청하는 요구사항을 만족하는 가를 확인하는 제 3과정과, 상기 제 3과정을 통해 요구사항이 만족되는 후보경로가 존재한다고 판단되지 않으면 상기 제 2과정으로 재 진행하여 상기 제 1과정을 통해 구해진 후보경로 중 상기 제 2과정을 통해 전송지연의 예상값이 산출되지 않은 경로가 존재하는 가를 판단하는 제 4과정, 및 상기 제 4과정에서 상기제 2과정을 통해 전송지연의 예상값이 산출되지 않은 경로가 존재한다고 판단되는 경우는 상기 재 2과정으로 재 진행하는 제 5과정을 포함하는 데 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보기로 한다.

도 3은 각 노드에서 이웃한 노드들에게 플러딩(데이터를 이웃한 모든 노드에게 전달하는 것. 이때 자신에게 해당 데이터를 이미 전달한 노드에게는 데이터를 전달하지 않는다)되는 데이터 패킷(200)의 구조를 보이고 있다.

첨부한 도 3에서 참조번호 201로 표시되는 필드는 노드식별자로서 처음에 패킷을 만들어서 보낸 노드를 가리킨다.

예를 들어, 첨부한 도 4는 지연 정보 데이터의 플러딩 방식의 전달과정을 설명하기 위한 예시도인데, 참조번호 41로 지칭되는 노드에서 만들어진 패킷이 주변 노드들로 플로딩되는 과정을 나타내고 있다.

따라서, 첨부한 도 4에 도시되어 있는 바와 같은 경우 노드식별자를 표현하는 필드(201)에는 노드번호 41번이 들어간다.

또한, 첨부한 도 3에서 참조번호 202는 노드내 큐의 등급을 나타내고 있다. 경우에 따라 노드에는 여러 등급의 큐가 존재할 수 있다. 높은 등급의 큐는 빨리 보내어야 할 데이터를 처리하고, 낮은 등급의 큐는 빠르게 전달하지 않아도 되는 데이터를 처리한다.

만일, 하나의 노드에 모두 8등급의 큐가 존재한다면 노드내 큐의 등급을 표시하는 필드(202)에는 1번부터 8번까지의 숫자가 들어갈 수 있다. 1번이 가장 높은등급의 큐이고 8번이 가장 낮은 등급의 큐이다.

또한, 첨부한 도 3에서 참조번호 203은 해당 큐에서 발생하는 전송지연을 마이크로초로서 나타낸 것이다. 해당 큐에 들어온 데이터가 큐를 빠져 나갈 때까지 3000마이크로초(μsec)가 경과한다면 필드(203)에는 3000이라는 숫자가 저장된다.

이렇게 첨부한 도 3에 도시되어 있는 각각의 필드(201, 202,203)로 이루어지는 패킷은 주기적으로 주변의 노드로 플러딩된다. 따라서, 큐의 등급이 8개라고 한다면 주기안에 1등급부터 8등급까지의 큐에 대하여 측정된 전송지연시간이 플러딩되어야 한다.

첨부한 도 4에서 보이는 모든 노드가 이와 같이 각 큐의 전송지연시간을 프러딩하므로 경로설정을 수행하는 노드(단말이 연결된 인그레스 노드들)들은 몇 개의 노드를 경유하는 어떤 경로가 설정된다고 할 때 각 노드에서 데이터가 큐에 머무르는 모든 시간을 합산함으로써 해당 경로를 경유할 때 얼마만한 시간이 소요될지를 사전에 파악할 수 있다.

도 5는 도 3에 도시되어 있는 데이터 패킷을 이용한 경로 설정에서의 통신지연 사전확인 방식에 따른 경로 결정 과정을 설명하기 위한 동작 순서도로서, 스텝 S101에서 인그레스(Ingress)노드 즉, 송신단말이 연결되어 있는 노드에서 이그레스(Egress)노드 즉, 수신단말이 연결되어 있는 노드까지 선택 가능한 경로를 구한다.

상기 스텝 S101에서 구해지는 후보경로들 중 하나를 선택하여 이 경로를 구성하는 버퍼에 머무는 시간을 모두 더함으로써 예상 전송 지연값을산출한다(S102). 단, 상기 스텝 S101에서 구행지는 후보경로가 복수개가 아닌 경우 이 경로만을 선택할 수밖에 없으며 단지 이 경로가 요구되는 전송지연을 만족하는가 만족하지 않는 가만 판단된다.

상기 스텝 S102에서 산출되는 전송지연의 예상값이 스텝 S103에서는 기설정되는 혹은 인그레스(Ingress)노드에서 요청하는 요구사항을 만족하는 가를 확인하여 요구사항을 만족하지 않는 경우 스텝 S104로 진행하며, 상기 스텝 S104에서는 상기 스텝 S101에서 구해진 후보경로 중 상기 스텝 S102의 과정을 통해 전송지연의 예상값이 산출되지 않은 경로가 존재하는 가를 판단한다.

이때, 상기 스텝 S104의 판단으로 상기 스텝 S102의 과정을 통해 전송지연의 예상값이 산출되지 않은 경로가 존재한다고 판단되는 경우는 상기 스텝 S102로 재진행하여 상기 스텝 S101에서 구해진 후보경로 중 다른 경우에 대한 전송지연의 예상값이 산출되도록 한다.

만약, 상기 스텝 S104의 판단으로 상기 스텝 S102의 과정을 통해 전송지연의 예상값이 산출되지 않은 경로가 존재하지 않는다고 판단되면 스텝 S106으로 진행하여 서비스를 위하여 요구되는 최소전송지연을 보장하는 경로를 구할 수 없음을 통보한다.

반면에, 상기 스텝 S103의 판단으로 상기 스텝 S102의 과정을 통해 산출된 전송지연의 예상값이 요구사항을 만족하는 경우에는 스텝 S105로 진행하여 해당 후보경로를 실질적인 데이터 전달 경로로서 채택한다

이때, 상술한 방식에서 각 노드에 존재한 버퍼내의 데이터의 대기시간은 큐의 우선순위 등급이 높은 수록 적기 때문에, 낮은 등급에서는 전송지연을 만족하는 경로를 구할 수 없다 하더라도 데이터의 우선순위 등급을 높이면 해당 경로에서 더 작은 전송지연이 나타나게 된다.

따라서 만일 어떤 등급에서 원하는 전송지연을 구할 수 없다면 데이터의 우선 순위 등급을 상향하여 다시 이와 같은 과정을 반복하면 원하는 경로를 찾을 수 있는 가능성이 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 경로 설정에서의 통신지연 사전 확인에 따른 경로 결정 방법을 제공하면, 패킷 통신에 있어서 단대단 통신의 지연은 각 노드의 버퍼에서의 패킷 대기 시간의 합으로써 구성되는 데 각 노드에서의 패킷 대기시간은 트래픽 상황에 따라 시시각각으로 변화하므로 선택된 경로에 대하여 단대단 통신 지연을 미리 파악하는 것은 기존의 방식에서는 불가능하였으나, 본 특허에서는 각 노드로 하여금 자신의 버퍼에서의 패킷 대기시간을 라우팅을 수행하는 인그래스 노드로 적당한 주기 및 상황 변화에 따라 플로딩 방식으로 통보토록 함으로써 인그래스 노드가 경로를 생성한 후 데이터를 보내기 전에 예상 전송지연 시간을 구할 수 있다.

Claims (2)

1. 노드와 링크로 네트워크가 구성되어 있고, 이들 중 임의의 두 노드 사이의 경로가 사전에 확정되어 있지 않고 수신되는 데이터 스트림의 도착노드의 주소에 따라 여러 후보경로 중에 하나를 선택하여 통신이 이루어지는 경로 선택 방법에 있어서:

   처음에 패킷을 만들어서 보낸 노드를 가리키는 노드식별자 필드와;

   패킷을 전달받은 노드자신의 내부에 존재하는 큐의 등급을 표시하는 큐등급 필드; 및

   해당 큐에 들어온 데이터가 큐를 빠져나갈 때까지 소요되는 전송지연을 마이크로초로 나타내는 전송지연 표시 필드를 포함하는 구조의 데이터 패킷을 각 노드에서 이웃한 노드들측으로 플러딩되는 것을 특징으로 하는 경로 설정에서의 통신지연 사전 확인에 따른 경로 결정 초기화 방법.
2. 처음에 패킷을 만들어서 보낸 노드를 가리키는 노드식별자 필드와, 패킷을 전달받은 노드자신의 내부에 존재하는 큐의 등급을 표시하는 큐등급 필드, 및 해당 큐에 들어온 데이터가 큐를 빠져나갈 때까지 소요되는 전송지연을 마이크로초로 나타내는 전송지연 표시 필드를 포함하는 구조의 데이터 패킷을 각 노드에서 이웃한 노드들측으로 연결되어 있는 링크를 통해 플러딩되는 네트워크에서 경로 설정에서의 통신지연 사전 확인에 따른 경로 결정 초기화 방법에 있어서;

   송신단말이 연결되어 있는 노드에서 수신단말이 연결되어 있는 노드까지 선택 가능한 후보 경로를 구하는 제 1 과정과;

   상기 제 1과정을 통해 구해진 후보 경로 중 하나를 선택하여 해당 경로를 구성하는 각 노드내 버퍼에 머무는 시간을 상기 큐등급 필드와 전송지연 표시 필드를 기준으로 예상 전송 지연값을 산출하는 제 2 과정과;

   상기 제 2 과정을 통해 산출되어진 예상 전송 지연값이 기설정되는 혹은 송신단말이 연결되어 있는 노드에서 요청하는 요구사항을 만족하는 가를 확인하는 제 3 과정과;

   상기 제 3 과정을 통해 요구사항이 만족되는 후보경로가 존재한다고 판단되지 않으면 상기 제 2 과정으로 재 진행하여 상기 제 1 과정을 통해 구해진 후보경로 중 상기 제 2 과정을 통해 전송지연의 예상값이 산출되지 않은 경로가 존재하는 가를 판단하는 제 4 과정; 및

   상기 제 4 과정에서 상기 제 2 과정을 통해 전송지연의 예상값이 산출되지 않은 경로가 존재한다고 판단되는 경우는 상기 재 2 과정으로 재 진행하는 제 5 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 경로 설정에서의 통신지연 사전 확인에 따른 경로 결정 방법.